FRLP - POSGRADO - DOCING - TESIS

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    Influencia del proceso de trituración en la calidad del árido
    (Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional La Plata, 2024-12-13) Palumbo, Demian Daniel; Bianchetto, Hugo; Correa, María; Botasso, Hugo Gerardo
    Aun cuando la tecnología vial ha avanzado en el estudio y la caracterización de los materiales intervinientes en las capas estructurales, no es simple conseguir mezclas asfálticas u hormigones que cumplan íntegramente con las exigencias de las especificaciones técnicas. Esto puede estar asociado, en gran parte, a que su principal componente en peso y volumen, los agregados pétreos, no cumplen con algún requerimiento de calidad. Es ampliamente reconocido que la morfología de los agregados pétreos tiene un impacto considerable en mezclas asfálticas y hormigones. Sin embargo, a pesar de esta relevancia evidente, es común observar que algunas canteras que proveen piedra partida para este fin no otorgan la importancia necesaria al control de la calidad de los agregados en términos de su morfología. Sumado a esto, el control de las metodologías utilizadas en el procesamiento y el estudio de la litología del agregado, ambos parámetros con potencial impacto en la morfología resultante, prácticamente quedan fuera de consideración. Esta carencia de control supone que gran parte de los áridos comercializados no alcancen estándares aceptables para su uso y por ende se ve afectada su incorporación como material de construcción. La utilización de los mismos implicaría no cumplir con algunos o con la totalidad de parámetros de calidad exigidos, comprometiendo el desempeño futuro de las obras. Si bien los controles contribuyen significativamente a mejorar el producto final y consecuentemente, las prestaciones de servicio de un camino, tales controles no son suficientes para garantizar una calidad razonablemente uniforme de los áridos triturados elaborados en una cantera. La variabilidad obedece a una serie de factores intervinientes en el proceso de producción que pueden provocar cambios físicos en el material granular (tamaño máximo, granulometría, forma y macrotextura). A su vez, la falta de especificaciones en cuanto a la granulometría que debe producir una cantera provoca un serio problema en la cadena productiva, impidiendo por un lado a las canteras ajustar sus procesos para obtener productos cuyas propiedades se encuentren dentro del rango requerido por los consumidores y, por otra parte, dificultando a los clientes el proceso de diseño de mezclas, que se ajusten a las curvas granulométricas límites establecidas en las normativas. Resulta, entonces, fundamental el desarrollo de curvas granulométricas límites para productores de áridos, adaptadas al requerimiento de los clientes. Al respecto, se desarrolló una metodología para la creación de dichas curvas. Además, se elaboró un procedimiento para el control de calidad adaptado a canteras que ayuda a mitigar los efectos del proceso productivo en la variabilidad de la calidad resultante. El sistema incluye la recopilación de información del proceso, su trazabilidad con resultados de ensayos, la elaboración de gráficos de control y el análisis de capacidad acorde a las especificaciones establecidas. Por medio del análisis estadístico de los datos relevados en la cantera de estudio, se evaluó cómo distintas variables presentes en el procesamiento de los áridos afectan a la morfología resultante. A su vez, el estudio contempló una fase experimental que posibilitó analizar el efecto de los agregados con cubicidad controlada en el desempeño de mezclas asfálticas y, por otro lado, realizar determinaciones en una trituradora de mandíbulas de laboratorio para analizar el impacto de la litología y la morfología de proceso en la calidad obtenida.
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    Síntesis y caracterización de óxidos laminares ricos en litio basados en níquel, manganeso : aplicación como materiales catódicos para baterías recargables de iones de litio
    (Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional La Plata, 2024-07-30) Rodríguez Carrillo, Augusto Manuel; Thomas, Jorge; Ortíz, Mariela
    El desarrollo continuo de dispositivos tecnológicos portables de diferentes envergaduras, desde computadoras portátiles hasta autos eléctricos, ha generado año a año una gran demanda de nuevos sistemas de almacenamiento de energía, con mayor ciclo de vida, más eficientes y seguros. Entre estos, las baterías recargables de ion-Li han dominado el mercado durante el último par de décadas, dando lugar a un campo de investigación competitivo y fructífero responsable de una gran cantidad de bibliografía disponible. En estos dispositivos, en donde el litio actúa como transportador de carga, el cátodo suele ser el material limitante en cuanto a las capacidades de descarga especificas obtenidas en las celdas que conforman las baterías. Debido a esto, no es de sorprender que un porcentaje importante de las investigaciones se basen en el desarrollo de nuevos materiales catódicos. Entre dichos materiales catódicos, los óxidos laminares ricos en litio representan candidatos promisorios para la fabricación de una nueva generación de baterías recargables de ion-Li debido a sus altas capacidades de descarga. Esta tesis se basa en la síntesis y caracterización del material rico en litio de composición: Li1,2Ni0,2Mn0,6O2, el cual se obtuvo mediante dos métodos: (i) un método simple de reacción en estado sólido y (ii) otro, mediante un paso previo de co-precipitación en medio acuoso. El material obtenido mediante co-precipitación mostró capacidades de descarga cercanas a las reportadas (200 mAh g-1); no obstante, la pérdida de la capacidad fue notoria como resultado de una lenta transformación a fase espinela de poca capacidad. Por otro lado, el material obtenido por reacción en estado sólido mostro capacidades más bajas de las esperadas (150 mAh g-1) pero con una buena retención de la misma durante 200 ciclos carga y descarga galvanostática. Se observó que la baja capacidad de descarga era resultado de una activación incompleta de la fase Li2MnO3 cuyo sobrepotencial fue desplazado a potenciales más positivos debido a un fenómeno de desorden catiónico presentado en su estructura. De esta manera, la mayor parte de la investigación se basó en el estudio y caracterización de dicha muestra y se comprobó que aumentando el rango de potencial aplicado y ajustando el electrolito apropiadamente se logra una mayor activación de la fase Li2MnO3 obteniendo, en estas condiciones, valores de capacidades de descarga en semi-celda de 180 mAh g-1, que se mantienen por más de 200 ciclos. El fenómeno de desorden catiónico reflejó la capacidad de producir un material donde la activación de la fase Li2MnO3 no viene acompañada de la liberación de oxígeno molecular, evitando la presencia de sitios vacantes a donde los metales de transición puedan migrar para dar origen a la fase de baja capacidad. Al mismo tiempo, se evidenció que dicho oxígeno participa como un par redox adicional, dando origen a los valores mayores de capacidad de descarga. Por último, el material que exhibió el mejor desempeño electroquímico fue empleado para el ensamblado de un prototipo de batería en celdas tipo moneda con grafito como ánodo. Donde el correcto balance de masas y selección del potencial de celda completa dio como resultado una capacidad estable de 160 mAh g-1 durante 200 ciclos.
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    Estudio, fabricación y aplicación de redes de período largo en fibras ópticas para el desarrollo de sensores de humedad embebibles en materiales cementíceos
    (2023-12-14) Alustiza, Diego; Russo, Nélida Araceli; Botasso, Hugo Gerardo
    La necesidad de contar con estructuras civiles confiables es un fuerte desafío de la Ingeniería Civil. La falta de mantenimiento trae como consecuencia un alto costo económico en reparación de estructuras que presentan evidencias de deterioro avanzado. Por este motivo, la implementación de sistemas de alarma temprana que detecten la aparición de procesos agresivos para la salud de las estructuras, es susceptible de ser tenida en cuenta en cualquier proyecto asociado a una estructura de gran porte. Las técnicas de monitoreo de salud de estructuras demostraron ser mecanismos beneficiosos para alcanzar metas de mantenimiento, en particular aquellas vinculadas a estructuras de hormigón armado. En este escenario y considerando la permanente superación tecnológica que se verifica en el ámbito de las fibras ópticas, los sensores implementados con éstas se presentan en la actualidad como elementos de sensado altamente atractivos para asistir a la Ingeniería Civil en el objetivo de lograr sistemas de monitoreo de salud confiables, robustos y durables. Una estructura de hormigón interactúa con su entorno de diferentes maneras durante su ciclo de vida. Más allá de las interacciones para las que se diseñó, existen otras que pueden generar cambios en su desempeño funcional, de seguridad o estético. Algunos agentes ambientales son considerados nocivos para el hormigón porque representan posibles causas de daño estructural (por ejemplo, pueden aparecer diferentes patologías debido a procesos de carbonatación, ingreso de cloruros y/o sulfatos, entre otros). La presencia de agua (en fase líquida o gaseosa) dentro del material juega un rol preponderante en todos los fenómenos de transporte y de degradación. Por ello, el conocimiento del nivel de humedad interna en diferentes ubicaciones estratégicas de una estructura de hormigón es un elemento de juicio de gran importancia para los ingenieros civiles durante la instancia de tomar decisiones relacionadas con el mantenimiento. Desde el punto de vista físico, el vapor de agua se difunde dentro de la matriz de hormigón debido a un gradiente de concentración del contenido de moléculas de agua que existe entre el entorno que rodea la estructura y el interior del material en sí mismo. Por ello, contar con sensores embebidos en la estructura de hormigón para monitorear la humedad relativa interna representa un recurso tecnológico de gran valor. En este trabajo de Tesis Doctoral se presentan los resultados obtenidos en el estudio y fabricación local de un tipo de dispositivo grabado dentro de una fibra óptica llamado red de período largo, con el objetivo de ser aplicado como elemento sensor en la determinación del nivel de humedad en un dado punto interno de una estructura de material cementíceo. Las acciones asociadas al plan de actividades de esta Tesis Doctoral fueron ejecutadas empleando métodos y técnicas esencialmente experimentales. Entre los emergentes del trabajo se observa la adaptación, depuración e implementación práctica de una técnica de generación de redes de período largo en fibras ópticas que potencialmente puede proveer de este tipo de elementos tanto al Sistema Científico y Tecnológico Nacional como al campo industrial privado, considerando que no existen antecedentes publicados al respecto en el ámbito nacional. Los resultados de los estudios realizados acreditan el esfuerzo de evaluar el uso de los materiales y dispositivos ópticos ensayados para un potencial desarrollo de un sensor de HR basado en los emergentes de la misma. Se concluyó que tanto la simpleza de implementación de las técnicas empleadas como las bondades observadas en los resultados de desempeño general del sensor de HR, son elementos de juicio que merecen ser evaluados en caso de efectivizarse un desarrollo tecnológico orientado al diseño de un sensor basado en redes de período largo en fibra óptica.
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    Desarrollo de microdispositivos para análisis de células y biomoléculas
    (2021-03-30) Rosero Yánez, Gustavo Iván; Lasorsa, Carlos; Pérez, Maximiliano
    En la última década, los dispositivos de microfluídica han desempeñado un papel importante en muchos procesos biológicos, químicos, y aplicaciones de ingeniería1. Con esta consigna, en este trabajo de tesis se han desarrollado exitosamente dispositivos de microfluídica, los cuales fueron empleados para el sensado óptico de células con un microporo inmerso en estado sólido fabricado por un método químico. Además, se estudió la muerte celular con medicamentos quimioterapéuticos a través de la fluorescencia de las biomoléculas celulares para identificar tipos de muerte celular. Es destacable que en este trabajo de tesis se desarrolló un método de fabricación de dispositivos de microfluídica, prescindiendo del acceso a un cuarto limpio (cleanroom), de tal manera que se posibilita la inclusión de la microfluídica prácticamente en cualquier laboratorio. Varios diseños fueron fabricados e investigados para evaluar la capacidad de la resina epóxica para para obtener réplicas en polidimetilsiloxano (PDMS) para ensamblar los dispositivos de microfluídica. Esta capacidad para transferir el diseño desde la resina epóxica hacia el PDMS fue verificada mediante la caracterización con microscopia electrónica. Además, se logró fabricar un microporo de estado sólido e integrarlo en un dispositivo multicapa de microfluídica. Este dispositivo fue utilizado para sensar ópticamente las células mediante la adquisición y análisis de imágenes, demostrando ser un método muy bueno y asequible para la detección y el conteo de células. Los dispositivos de microfluídica también permitieron identificar tipos de apoptosis celular ocasionado por la exposición a la quimioterapia utilizada comúnmente en células del cáncer mama. Alrededor de 7000 imágenes fueron analizadas, lográndose identificar biomoléculas implicadas en la autofagia, vialidad celular, apoptosis programada y no programada. Por otro lado, se desarrollaron varios microcanales que fueron diseñados, contrastados y estudiados para realizar electroforesis de marcadores moleculares de ADN para estudiar genes de resistencia a la roya de la hoja del trigo.
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    Diseño de sistemas eficientes de almacenamiento de energía electroquímica
    (2021) Quiñones, Facundo; Milocco, Ruben H.; Real, Silvia G.
    Los sistemas eficientes de almacenamiento de energía basados en reacciones electroquímicas están compuestos por dos partes. Una de ellas es el sistema electroquímico almacenador de energía eléctrica propiamente dicho, y la otra es el sistema de gestión encargado de la energía electroquímica almacenada, de manera que el conjunto brinde una respuesta adecuada frente a una cierta demanda de corriente. En aplicaciones de baterías, al sistema de gestión se lo conoce como BMS. Una de las principales tareas que realiza el BMS es el cálculo de variables e indicadores como el estado de carga, el envejecimiento, el tiempo remanente, la energía disponible y otros, a partir de las mediciones de corriente, voltaje y temperatura. En esta tesis, en particular, se estudia la estimación del estado de carga y la predicción del tiempo remanente. Para esto es necesario conocer los modelos existentes y proponer aquellos que mejor interpreten al sistema. Estos modelos son la base para la optimización de los algoritmos de estimación. En este sentido, se propone el uso de un modelo electroquímico de orden reducido que permite obtener la predicción de tiempo remanente en un menor tiempo de cálculo. Complementariamente, se presenta una extensión del modelo que permite modelar celdas electroquímicas de combustible microbianas. Finalmente, se desarrolla la idea de un módulo inteligente de baterías, que consiste en equipar a cada una de las baterías que lo conforman, con un sistema distribuido de monitoreo y control con la capacidad de procesar sus propias mediciones. De esta manera, se tiene un módulo formado por baterías que pueden intercambiar información entre ellas, para lograr un funcionamiento descentralizado y eficiente de todo el conjunto. Se presenta un prototipo desarrollado para este propósito.